I 2012 hadde Watt en av de beste sesongene for en forsvarsspiller i NFLs historie. Han avsluttet sesongen med 69 solotaklinger, 12 taklingsassists, 20,5 sacks, 16 forsvarte pasninger, fire fumbles forårsaket og to fumbles plukket opp. Han ble utpekt til AFC Defensive Player of the Month i både september og desember. Den 22. november, i en kamp mot Detroit Lions, hadde Watt tre sacks for en total på 14,5, som slo Texans' sesongrekord tidligere holdt av Mario Williams. Den 16. desember, mot Indianapolis Colts, hadde Watt tre sacks og ti taklinger to talt i en 29–17 seier. Texans nådde igjen sluttspillet, og i løpet av de to kampene hadde Watt seks solotaklinger, tre taklingsassists, to forsvarte pasninger og to sacks. Watt avsluttet sesongen 2,5 sacks under Michael Strahans sesongrekord for sacks, som ble satt i 2001. Watt ble utvalgt til Pro Bowl den 26. desember 2012, og ble også utpekt til Texans Team Most Valuable Player, USA Football Fundamentals Team, PFW First-Team All-Pro, Pro Football Weekly/PFWA Most Valuable Player, NFL 101 AFC Defensive Player of the Year, AP First-Team All-Pro, og AP Defensive Player of the Year. Watt fikk 49 av de 50 stemmene for Defensive Player of the Year, og er den første spilleren fra Texans til å vinne NFL Player of the Year-prisen. Watt var den 17. defensive linemanen og åttende defensive end til å vinne prisen siden 1971. Watt var også den høyeste debutanten på NFL Network's Top 100 Players of 2012, hvor han ble rangert som #5.